1623年(明天启三年、后金天命八年)九月，孙承宗命袁崇焕与副总兵满桂领兵万余驻防宁远。
袁崇焕抓紧练兵屯田，按照以台护铳、以铳护城、以城护民原则修建城堡，亲定规制，城高3丈2尺，雉高6尺，址广3丈，上广2丈4尺。宁远城成，遂为屏障山海关的军事重镇。孙承宗和袁崇焕在辽东花了很大力气，苦心经营，才把岌岌可危的局面开始扭转过来。
1625年(明天启五年、后金天命十年)夏，孙承宗采纳袁崇焕建议，派兵据守锦州、松山、杏山、右屯及大、小凌河等城，将辽西防线向前推进200里，使宁远亦有所屏障。
十月，明廷派阉党高第取代孙承宗。高第是魏忠贤的党羽，懦弱无能，胆小如鼠。刚一上任就要把锦州、右屯等地的防御器械撤除，把守军全部赶进关里。袁崇焕坚决反对，高第不但不听袁崇焕的忠告，还打算进一步放弃宁远和前屯两座城堡。
袁崇焕坚决表示：“我的官职是宁远道，我要死就死在这里，决不离开宁远一步!”
高第没有办法，只好让他率领一小部分明军留下。接着高第就匆忙的下令尽撤锦州、右屯、大、小凌河及松山、杏山等地的明军和守城器具，退入关内。
这个撤退命令来得十分突然，事前缺乏周密的组织工作，因此在撤退途中，人马争先恐后，乱成一团，连平日屯积在各地的10多万石军粮也丢弃了。老百姓平白无故地遭受逃难流亡的痛苦，在路上死亡的很多，到处听到悲惨凄苦的哭声。百姓怨恨，军队更加没有斗志了。锦州、右屯和大、小凌河等地城堡均被放弃。
唯袁崇焕申明利害，誓守宁远。
过程
努尔哈赤乘辽东明军易帅和匆忙撤军之机，亲统八旗军约六万人(号称十三万)于1626年正月十四出沈阳，十七日西渡辽河，直逼宁远。 此时孤城宁远守军不满两万，前有劲敌，后无援兵，形势险恶。
袁崇焕临危不惧，召集诸将议战守，决定采取坚壁清野之策，组织全城军民共同守城。他在众将士面前刺血为书，誓与宁远共存亡，兵民为之感奋。
袁崇焕旋以总兵满桂、副将左辅、参将祖大寿、副将朱梅分守城东、西、南、北四面，自与满桂提督全城。在城上配置西洋大炮十一门。东、北两面及西、南两面，分由彭簪古、罗立指挥。动员城厢商民入城，尽焚城外房舍、积刍，让后金军露处严寒野外。
袁崇焕还针对努尔哈赤善用间谍，亲督同知程维楧稽查奸细，派人巡守街巷路口，又动员街民配合士兵逐户搜捕。令通判金启倧编派民夫，供给守城将士饮食。又派官吏带领城内商民筹办物料，运矢石、火药等。军民还在城墙外侧泼水为冰，以阻后金军登城。一切守御准备于正月二十二日就绪，稳定了军心民心。
正月二十三日，后金军进抵宁远，离城五里横截山海大道，安营布阵，切断宁远与关内的联系，在城北扎设大营。努尔哈赤遣被掳汉人入城劝降，被严辞拒绝。
袁崇焕命罗立等向城北后金军大营燃放西洋大炮，后金军伤亡甚重，被迫将大营西移。
正月二十四日晨，努尔哈赤发动攻城，命后金军推楯车、运钩梯，步骑蜂拥攻城西南角，万矢齐射城上，城堞箭镞如雨注，悬牌似猬刺。袁崇焕命发西洋大炮，又杀伤后金军甚众。
左辅率军民依托坚城，死战不退;祖大寿率军应援，铳炮齐发，药罐、雷石齐下，后金军死伤累累。努尔哈赤命移兵攻城南，以楯车作掩护，在城门角两台间守御薄弱处凿开两丈见方的大洞四处，宁远城危如累卵。
袁崇焕在紧急关头，亲自担土搬石，堵塞缺口，血染战袍，仍镇定自若，督率军民缚柴浇油并掺火药，用铁索垂至城下燃烧;又选健丁五十名缒城，用棉花火药等物将抵近城下的后金战车尽行烧毁。战至深夜，后金军攻城不破，于是收兵。
正月二十五日，努尔哈赤继续指挥攻城，从早晨至晚上，双方激战一天。明军于城上施放炮火，杀伤大量后金骑兵。后金军畏惧炮火，不敢近城，其将领持刀驱兵，仅至城下而返，抢走尸体，运至城西门外砖窑焚化。努尔哈赤无奈，下令退至离城五里之九龙宫扎营。
正月二十六日，后金军继续围城，精于骑射的八旗将士，却被阻于深沟高垒之前，矢石炮火之下，难以发挥骑战特长，伤亡甚重，被迫撤军。
